CN108136312A - 用于捕获挥发性有机化合物尤其是甲醛的去污染产品及其生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及包含乙酰乙酰胺的吸附VOC化合物(150)的产品，该产品的特征在于它由活性炭颗粒(100)构成，所述活性炭颗粒涂覆有在所述颗粒的表面处结晶的乙酰乙酰胺(13)，留出了由活性炭颗粒构成的空洞状体的通道(10)的孔隙；本发明还涉及用于生产这种产品的方法。

Description

用于捕获挥发性有机化合物尤其是甲醛的去污染产品及其生 产方法
技术领域
本发明涉及用于去除某些挥发性有机化合物并且尤其是甲醛的去污染产品以及获得这种产品的方法。
背景技术
对于去除排放物来说存在各种各样的提议，例如在文献EP 1 157672中描述的那些，并且在于使用片材形式的吸收结构以用于家庭应用如冰箱，以用于吸收气味。
尽管如此，这种解决方案并不适合用于吸附挥发性有机化合物(简称为VOC)。这些挥发性有机化合物并且尤其是甲醛由家具部件排放。
这些排放物还来自构造、内部陈设或装饰产品，它们带来了不适并且在某些情况下会带来健康风险。
因而希望能够将这些挥发性有机化合物(VOC)在尽可能接近其排放点处捕获。
已知(FR 2 946 265)包含用于捕获甲醛的试剂的矿物纤维垫及其制造方法。该矿物纤维垫尤其用于办公或住宅建筑以及车辆设备。该用于捕获甲醛的试剂选自活性亚甲基化合物、肼、鞣酸、酰胺、氨基酸和亚硫酸盐。
还已知(EP 1 414 432)包含酚醛树脂和用于捕获醛(尤其是甲醛)的试剂的无机纤维垫。这种试剂是钠、钾或钙的盐，亚硫酸，连二亚硫酸或二亚硫酸。
根据文献US 2008/038971已知制造纤维绝缘垫，其尤其基于用酚醛树脂粘合的玻璃纤维。这种垫包含从一长列组分中选择的用于捕获甲醛的试剂，在所述组分当中尤其包括脲和脲衍生物，碱金属或碱土金属的亚硫酸氢盐或偏亚硫酸盐，丙烯酰胺和甲基丙烯酰胺以及氨基酸。
在不同的领域中(EP 905560)还已知天然或合成的非矿物纤维的板，其装载有碳二酰肼以用于捕获甲醛和乙醛。
根据文献EP 2 576 209 A1还已知包含以其最一般表示的乙酰乙酰胺的聚合物的纤维垫，该聚合物是聚烯烃、聚乙酸乙烯酯、聚乙烯醇、聚乳酸、丙烯腈、聚酯、聚酰胺。这种纤维垫用于建筑物，以用于吸收甲醛。它用聚酯纤维代替先前已知的玻璃纤维。它因而涉及一种与先前结构略有不同但同时追求相同目标(固定甲醛的目标)的垫结构。但是，聚酯纤维如先前的玻璃纤维一样本身不捕获甲醛。
发明内容
本发明的目的
本发明的目的在于开发一种简单的产品以及用于获得这种产品的方法，该产品能够有效吸附由家具部件如构造、内部陈设或装饰产品所释放的挥发性有机化合物并且尤其是甲醛，并且其能够以简单有效的方式被使用。
本发明的描述和优点
为此，本发明的目的在于包含乙酰乙酰胺的吸附VOC化合物的产品，其特征在于该产品由活性炭颗粒构成，所述活性炭颗粒涂覆有在所述颗粒的表面处结晶的乙酰乙酰胺，留出了由活性炭颗粒构成的空洞状体(corps caverneux)的通道的孔隙。
根据本发明的产品所具有的优点是有效地结合了活性炭用于在活性炭颗粒的空洞状体的通道中捕获VOC的作用以及乙酰乙酰胺用于固定乙酰乙酰胺的作用。
在所述颗粒的表面处结晶的乙酰乙酰胺留出了孔隙并且不渗透到通道中，这保持了它们全部的效力以及它们用于捕获各种VOC的能力。
因而，单一产品，即在表面涂覆有结晶乙酰乙酰胺的活性炭颗粒有利于产生去污染填料，所述去污染填料例如被容纳在可透过气体(负载有污染物的空气)的外壳中并且被密封包装在包装中，一直到其被使用，以用于保持它们全部的用于捕获VOC的能力。
该产品的这种独特性有利于进行捕获，因为所有的去污染填料都均匀地暴露于待去污染的空气中。
这种一般性规则接受在以下情况下的例外：在该情况下，该填料由一方面是如上所定义的产品(涂覆有结晶乙酰乙酰胺的颗粒)并且另一方面是未涂覆的活性炭颗粒构成，这使得能够根据负载到给定体积(例如家具)的空气中的VOC的更特别性质来确定吸附容量并固定VOC。
根据另一特性，该活性炭由具有尺寸小于2nm的微孔隙的活性炭颗粒和具有尺寸为2-50nm的中孔隙的活性炭构成。该活性炭的比表面积为300-3 000m2/g，并且尤其是约1000m2/g。
该去污染产品可以由根据孔隙的尺寸(和颗粒的通道)并且根据比表面积为相同类别的活性炭或不同类别的活性炭的混合物获得。
为了精确确定去污染填料的剂量，优选从分别用不同类别的活性炭制备的产品开始。
根据另一特性，乙酰乙酰胺对应于式C4H7O2N。
这种形式的乙酰乙酰胺所具有的优点是该化合物的简单性，该化合物还具有最高的固定甲醛的效力。
本发明的目的还在于制备尤其用于去污染小袋(sachets)的包含活性炭和乙酰乙酰胺的吸附VOC的产品填料的方法，这种方法的特征在于，制备颗粒状态的活性炭以及乙酰乙酰胺，使乙酰乙酰胺熔融，将活性炭颗粒热添加到处于液体熔融状态的乙酰乙酰胺中，直到所有的乙酰乙酰胺被固定到所述颗粒上，然后使涂覆有乙酰乙酰胺的活性炭颗粒的混合物冷却以使乙酰乙酰胺在活性炭颗粒上再结晶。
根据该方法的一种特性，使乙酰乙酰胺在高于其熔点但低于其沸点的温度下在水浴中熔融，在水浴之外添加活性炭，然后再置于水浴中并且混合，直到所有液体乙酰乙酰胺被固定到活性炭颗粒上，将混合物从水浴中取出并冷却以再结晶。
有利地，颗粒状态的活性炭通过过滤除去粉尘并仅保留颗粒来制备。这种制备被应用于将与结晶乙酰乙酰胺组合的活性炭，并且还被应用于作为填料补充物添加的活性炭。因而，活性炭粉尘不会与乙酰乙酰胺发生粘合，并且此外，它们不会阻塞包装小袋的壁，其中所述包装小袋用于被添加到如上定义的经处理活性炭的剂量中的未被涂覆的活性炭。
如所指出的，本发明的目的还在于由如上定义的方法得到的由涂覆有结晶状态的乙酰乙酰胺的活性炭颗粒形成的去污染材料的填料。
附图说明
下面将在附图中示出的产品和方法的实施例的帮助下更详细地描述本发明，在附图中：
-图1是根据本发明的活性炭颗粒的一部分的高度放大的示意截面，
-图2是用于获得根据本发明的去污染产品的方法的框图。
具体实施方式
本发明的实施模式的描述
本发明的目的在于去污染复合物，所述去污染复合物用于固定由物体、尤其是家具部件或某些构造材料释放的VOC并且尤其是甲醛。
根据本发明，该产品由涂覆有结晶的乙酰乙酰胺的活性炭粒子或颗粒构成，所述结晶的乙酰乙酰胺使活性炭的孔隙不受阻碍。
这种复合物中包含的活性炭是去粉尘的活性炭，即其尺寸小于100nm的小块并且优选尺寸小于180nm的活性炭粉末被去除。
所述活性炭颗粒优选是直径为0.8-5mm的小圆柱体形式的挤出的活性炭。
所述活性炭颗粒是具有海绵结构的空洞状体，具有大约1 000m2/g及更大的非常大的比表面积。通道通过孔隙而通到颗粒表面。空洞状结构以及通道和孔隙的尺寸取决于通过煅烧并且通过物理或化学活化由其制造活性炭的原材料。
致密木材或者例如椰子壳提供具有尺寸小于2nm的微孔隙的活性炭；不太致密的产品如白木提供具有尺寸为2-50nm的中孔隙、甚至尺寸大于50nm的大孔隙的活性炭。还存在基于煤的活性炭。
对于相对多价的去污染产品，有益的是使用由煤获得的具有尺寸为2-50nm的中孔隙且比表面积为300-3 000m2/g并且尤其是1 000m2/g的颗粒，以用于捕获苯和甲苯。
该活性炭与结晶的乙酰乙酰胺的表面覆层组合，留出了孔隙。
图1非常示意性地以非常放大的比例示出了活性炭颗粒100的一部分的截面，揭示了其具有带有多个分支的迷宫状通道10的空洞状体的结构。所述通道通过孔隙12通到颗粒的外表面11。外表面11涂覆有结晶的乙酰乙酰胺层13，但留出特定的表面以使得VOC可被吸附。
结晶的乙酰乙酰胺层占据这个空洞状结构的外表面11。
图1示出了空气中排放的VOC化合物150。化合物150是不同尺寸的分子，并且其将被捕获到通道10中，而甲醛将被固定到在颗粒100的表面上结晶的乙酰乙酰胺层13上。
该乙酰乙酰胺具有下述通式：
在这种形式中，R1和R2代表氢原子、甲基或乙基。
优选地，乙酰乙酰胺的最简单形式如下：R1＝R2＝氢原子。
以下将参考图2来描述用于制备根据本发明的复合物的方法。该方法的各个步骤在标号为200...262的框中示出。
所描述的方法通过一定量的乙酰乙酰胺和活性炭的批次来进行。连续方法也是可考虑的。
从乙酰乙酰胺(AAAo)开始(200)，优选以其最简单的形式，将其熔融(201)并将其保持(202)在高于其熔点且低于沸点的温度下。在具有氢自由基的乙酰乙酰胺的情况下，熔点为56℃，沸点为140℃。因此将乙酰乙酰胺(AAAo)保持在80°。
平行地或预先地，制备(250)活性炭并使其去粉尘(251)。
还可进行根据孔隙尺寸的多种品质CA1、CA2的活性炭颗粒CA1、CA2的制备和去粉尘(260，261)，这些不同的制备操作是预先或平行进行的。
根据要获得的批次来确定活性炭的剂量(252，262)。
将该剂量的活性炭(CA1)(CA2)添加(203)到熔融乙酰乙酰胺(AAAo)中并且保持(202)在高于其熔点但低于沸点的温度下，而活性炭(CA1)和/或(CA2)被倒入槽中并与熔融乙酰乙酰胺混合。
熔融乙酰乙酰胺然后涂覆活性炭粒子。乙酰乙酰胺(AAAo)以“筛余物(refus)”的形式被固定到活性炭颗粒的自由表面上，熔融乙酰乙酰胺的量优选选择为大于涂覆活性炭颗粒的本体所需的量。
在此施加之后，降低温度以使乙酰乙酰胺结晶(204)。未被固定的乙酰乙酰胺的剩余部分在槽壁上结晶。然后分离包覆的颗粒与自由结晶的乙酰乙酰胺块(205)并且包装。
如上所指出的，在活性炭与乙酰乙酰胺浴接触之前将粉尘从活性炭中除去，以避免乙酰乙酰胺粘合在一起并形成厚的团块，这是无法涂覆活性炭颗粒的自由表面的。
作为根据本发明方法利用活性炭基产品制备去污染填料的实例，制备2至3个质量单位的活性炭与1个质量单位的乙酰乙酰胺的混合物。通过优选在约80℃的温度下的水浴中加热，将乙酰乙酰胺在高于其约为56℃的熔点的温度下熔融。
然后将颗粒状态的活性炭添加到液体状态的乙酰乙酰胺中，优选通过从水浴中取出容纳液体乙酰乙酰胺的容器来进行。然后将具有乙酰乙酰胺和活性炭颗粒的容器再次置于水浴中并混合以用全部液体乙酰乙酰胺涂覆活性炭颗粒。
一旦制备了这种混合物，则将容器从水浴中取出并冷却以使乙酰乙酰胺在活性炭颗粒上再结晶。
根据待制造的去污染产品的填料，上述操作可利用更多或更少量的两种组分来进行。
将涂覆有结晶乙酰乙酰胺的颗粒与额外量的活性炭颗粒冷混合以形成填料，将其引入小袋中，然后将其密封并分配。
具有填料的小袋一旦被拆开则被放置或安放在希望去污染的场所附近。它理想地在确定体积的封闭场所内发挥作用。它例如可以平放或保持在垂直位置，例如借助于穿过由折叠片形成的护套的紧固杆来实现，或者通过使用双面胶垫固定或者被用作用于空气净化装置的过滤器。
实施例：
为了测试，制备三个小袋，每个小袋含有39g活性炭和16g通过熔融4g乙酰乙酰胺并添加12g活性炭而获得的加载有表面结晶的乙酰乙酰胺的活性炭。
通过测量包含该材料的排放测试室内三种示踪剂(甲醛、甲苯、正十二烷)的浓度降低来评价三个小袋(或去污染模件)降低挥发物质浓度的能力。
一般测试方法遵循ISO 16000-23：2009(温度23℃，相对湿度50％，空气更新率0.5h-1，负荷率0.05m2/m3)的原理。在这种测试方法中，含有测试材料的排放测试室被连续供应加载有甲醛的空气。同样的原理适用于甲苯和正十二烷。
去污染模件的初始性能评价进行14天的周期。在初始性能测试之后7天内，通过向排放测试室中引入清洁空气并验证与其通过模件的可能解吸有关的挥发物质的存在，还进行了通过模件的挥发物质的再排放的随后测试。
通过观察在测试1、3、7和14天之后在排放测试室的入口和出口之间的挥发物质的蒸气浓度之间的差异来确定三个去污染模件的性能。对于每个取样周期，计算以下的性能参数：
-在模件存在下排放测试室中挥发物质浓度降低的百分数(R)，以百分数(％)表示，
-单位时间和单位面积的吸着通量(flux de sorption)(Fm)，以每平方米材料和每小时的微克挥发物质表示(μg/(m2.h))，
-等效通风表面流量(Fv,eq)，以每平方米材料和每小时的立方米表示(m3/(m2.h))，
-总吸着表面质量(ρAc)，以每平方米材料的微克挥发物质表示(μg/m2)。
测试结果记录在下表中：
7天的再排放测试显示出，所用材料(三个去污染模件)并不倾向于释出作为示踪剂保留的三种挥发物质(甲醛、甲苯、正十二烷)。

Claims (8)

1.包含乙酰乙酰胺的吸附VOC化合物的产品，
该产品的特征在于
它由活性炭颗粒构成，所述活性炭颗粒涂覆有在所述颗粒的表面处结晶的乙酰乙酰胺，留出了由活性炭颗粒构成的空洞状体的通道的孔隙。
2.根据权利要求1所述的产品，
其特征在于
该活性炭由具有尺寸小于2nm的微孔隙的活性炭颗粒和具有尺寸为2-50nm的中孔隙的活性炭构成，并且该活性炭的比表面积为300-3000m2/g，并且尤其是1 000m2/g。
3.根据权利要求1所述的产品，
其特征在于
该乙酰乙酰胺对应于式C4H7O2N。
4.制备根据权利要求1-3所述的吸附VOC化合物的产品的方法，
该方法的特征在于，
-制备颗粒状态的活性炭以及乙酰乙酰胺，
-使乙酰乙酰胺熔融，
-将活性炭颗粒热添加到处于液体熔融状态的乙酰乙酰胺中，直到乙酰乙酰胺被固定到所述颗粒上，然后
-使涂覆有乙酰乙酰胺的活性炭颗粒的混合物冷却以使乙酰乙酰胺在活性炭颗粒上再结晶。
5.根据权利要求4所述的方法，
其特征在于
-使乙酰乙酰胺在高于其熔点但低于其沸点的温度下在水浴中熔融，
-在水浴之外添加活性炭，然后
-再置于水浴中并且混合，直到所有液体乙酰乙酰胺被固定到活性炭颗粒上，
-将混合物从水浴中取出并冷却以再结晶。
6.根据权利要求4所述的方法，
其特征在于
颗粒状态的活性炭通过去粉尘以除去粉尘并仅保留颗粒来制备。
7.根据权利要求1-6之一的方法获得的去污染材料的填料，
其特征在于
该填料由涂覆有结晶状态的乙酰乙酰胺的活性炭颗粒形成。
8.根据权利要求7所述的去污染材料的填料，
其特征在于
该填料包含涂覆有结晶状态的乙酰乙酰胺的活性炭颗粒以及无粉尘的经过滤的活性炭颗粒。
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